DD242540A3 - Aktives material fuer durchstimmbare festkoerperlaser - Google Patents

Abstract

Aktives Material fuer durchstimmbare Festkoerperlaser, das eine kristalline Matrix mit einem Cr3-aktiven Ion enthaelt und in dem die kristalline Matrix mit einer Granatstruktur ausgewaehlt wurde und die Formel A3B2C3O12 besitzt, A - mindestens eines der Elemente, ausgewaehlt aus einer Gruppe bestehend aus: Y, La, Ce, Gd, Lu und Sc, B - mindestens eines der Elemente, ausgewaehlt aus einer Gruppe, bestehend aus Sc, Ga, In, Lu, Al, Gd und Y, C - Element Ga oder ein Gemisch der Elemente Ga und Al, sowie Cr3 in einer Menge von 0,001 bis 4,5 at.% enthaelt.

Description

OnWCAHME H30EPETEHMH K ABTOPCKOMy CBH₁IiETEJILCTBy

02.02.83 3aÄBKa Ji 3546958/18-25 MM³ H OI ,s 3/16 ΑΒΤορυ: E.B.IapHKOB, B.B.JIaiiTeB, CTpyBe Ββρτ (ΦΡΓ),

Xyöep ΙΈκτερ (ΦΡΓ) η H.A.IÜepöaKOB 3aHBHTejr&: <&a3BrqecKHt HHCTHTyT ημθηη ILE Ha3BaHHe Η3θόρβτβΗΗΗ: AKTHBHüfl MATEPHM MR

HHX nEPECTPMBAEMHX JIA3EP0B

H3oöpeTeHHe othochtch κ MaTepnajiaM jm jia3epHofi

a oojiee κοΗκρβτΗο, κ Jia3epHHM KpzcTaJUiaM rpaaKTHBHpoBaHHoro HonaMn xpoivsa, η npejipa3HaneHo ΜΛ nojry^eHHH aKTHBHnx: ajieMeHTOB TBepsoTejiLHHX Jia3epoB c nepecTpaHBaeMofi jymHot. bojihh reHepanioi β 6mxRe& MK ooJiacTK (0,65 - I mkm) npn KOMHaTHofi TeMnepaType.

CyHiecTByDT TBep^oTexbrnje jia3epH, nepecTpanBaeMHe β ooJiacTH ÄJiHH Bojra 1-2,1 mkm, 8κτηβηημ MaTepHajiOM äjlji KOTOpHX CJiyxaT KpHCTaJUIH Mg I₂ , aKTHBHpOBaHHHe HOHaMH Y²⁺, Ni²⁺ Co²⁺ [·ΐ]. . .

θτηχ waTepnaiOB αβχηθτοα HeBO3MosHocTL reHepanHH πρκ κομηθτηοη TeMnepaType. Hanöojiee ojih3khm κ npeÄHOxeHHOMy TexHH^ecKOMy peme

HHBD HBJLHeTCH aKTHBHHH MaTepzaJI MSl TBep^OTeJtbHHX CTpaHBaeMHX Jia3epoB, coÄepsaiiiHH KpncTajuniqecKyTO

C QrT⁺ aKTHBHHM HOHOM [_2J . B 8ΛβΚ08Η,ΙφΗΤβ HOHH saHHMaiDT MecTa hohob ai^v+ , κοτορκβ ,hjih xpoMa hbjihiotcs cjmmKOM "τθοηημη", tsk κβκ hohhhh pajmyc Ai^⁺ 3HaHHTeJiBHO MeHLme ηοηηογο pajpyca Cr-^⁺ (¹¹Al-^⁺ =0,53 A; r_Cr3+ =0,615 %, ). IIoBTOMy KpHCTajMH xopomero οπτη^θοκογο Ka^ecTBa nojiyneHH npn

Gr^⁺ (He oojiee 0,4$ aT.), πρπ.9Τ0Μ

H3-3a HaJiH^HH β cTpyicType aJieKcaHÄPHTa

JieHTHHX nOJIOXeHHH HOHOB Al^ TOJÜKO H8CTL H3

•soda«

SXHH ΧΗΗΗ9ΪΓ93ΙΗΪΠ HiFn FFff 9d&LBdsnW9i HOHiBHWOH HHtIHSnOSHHWCQf HdiHSnO HHSffSSHdn 2*JHi|> BTJ[

BHismsd FBHoshHFFBiOHdn BHssredposH I'jh<$

•%'ίΒ 9*^-100*0 8SiOSKEQTOH S ₊^

-OO H TVH TSD SOiHSWSFe «I09W0 HTH ^S iHSHSFe - Q

⁵ Χ·;'ΡΟ *ΤΥ 'πι «υΐ 'βώ'Όη ρπττ/ΐΓ.τ

SH XHHHBdpHS *aOiH8W9ffe EH ΗΗΪίΟ 9d9W H9HHBdH ΟΠ - g

- ; ο S *

' «Τ ' i HTmMj SH XHHHBdpHS * Ε0ΙΗ9Μ9ΙΓΘ SH HHtfO

HSHHBdH ΟΠ - y 9tfJ '^O^O^EpV Ar^idC^ ΛΘΘΙ/ϊΗ Η BiBHBdj HOdJCiHM₁IO OO BHBdpHS BYIHdiBW KBHO 9hHinfBiOZdH ¹WOHOH WHHSHiHB ₊ςΧ£) O JÖffldiBW CL/ÜIO9KHIfIrBiOHdH WaÖIBÄdalEOO •S0d9SBIf XHW9BffHB(iiO9d9n XHHOTSiOffdSSi Klfff 91TBild9iBW

WOHSHiHB S OiIi *H9i KOigBJHiOOH· ΊΙΓΘΐΙ FBHH9IfSBi00n

•Bd9SBIf HHH0di09d9n KiOBITpO 9HH9dHE0Bd H HHtTBd9H9J BJ -OdOE ΘΗΗΘΧΗΗΟΠ '^[Qi 9ΗΗ9ΠΙΗΕΟΠ - HHH9i9dpOSH

•BdSSSr HiOpBd PiHÄ9d OHTtfOi H9S0WS0S Oih ⁴BHHIfSS OHIFOiOBH 9iHdtfHB0_%HSFB BH BdSSBIf BHEBHBH KBSOJOdOH Oi. 'HHHHIT - g SHH9BJUfSH

BH FOiSjQiOXOBd HHhBHBH HHjdSH6 "TiOBh FBHiIfSiMhBHS HBH ΗΒχ ·' ^Y -a iitfOXSdsn iSiiSiOiSSiOOO FBdOiOH '(XIiOOH -SHOHSiHH HSinqifOp -OtCSBdOJ O (HHHHF - g ) (5HHHF (X^HHOSff ^ SliOXSdsn BH KSHHShUFSH WHHOOFOHOHOdHIH O

17 17

iSBSHSBHOIT HHtlHSÖOSHHWCöT diHSIIO H 'HSFSOBS OpBFO HHOSh SdJCiBdsnWSi HOHiBHWOH Hdn (HHFOS HHHFff HOHHOdiO O HHtIBdSHSJ KOiSFFSiOSÖLCOO OJOdOiOH O) ^x IHSS.

-odi£ jiwoieon *_T_wo 008 JssFFSBiOoo ^si η - a

HHjdSHe iiOOHSBd Oih 'HHFSa HBi gySg FFOH OJ

-OHOShHFFBiOHdH diSWBdBII SiH(I^HBOHSFB S ⁴OJOi SWOd}i

ΒΐΗΘΗΪΙΗφφβΟΗ OJOWHffOXpOSH FHHShJUfOn FFlf HiHSWSFO 9HHSHi -HB SHHHiCdH OHhOiBiOOff FOiCSiCpSdi WHi8 O HSF83 g 'HKTTBd -SHSJ S SHiOBhiC iSBWHHHdn ₊^J0 SOHOH AliSfflSd S ΧΗΠΤ

Ha φΗΓ.3 πρτίΒθΑβΗ οπθκτρ nponyCKaHHH äjlh ΗβΤΒβρ-τογο npnMepa.'

Ha φΗΓ.4 πρίϊΒβΑβΗ cneKTp Jia3epHoro H3JiyHeHKH äjlh ΗβΤΒβρτοΓΟ npHMepa.

Ha φΗΓ.5 ΠρΠΒΘΛβΗα 3aBHCHM0CTL BHXOÄHOfl ΜΟΠ^ΗΟΟΤΗ

reHepaman οτ norjiomeHHoii μοπϊηοοτη HaKaHKK ähh ΗβΤΒβρτο ro npHMepa.

HsoöpeTeHKH 3aKJnoHaeTCH B tom, tto 3Hep-3a3op ²

tom, tto 3Hep ypoBHüMH ⁴T₂ n ²E hohob Gr³⁺

β raJuraeBHx rpaHaTax cymecTseHHo MeHtme, ηθμ ΜΛ aJIeKCaH₁DpHTa (800 cm" ).h, β 3aBHeHMOcra οτ GH ESMeHHeTCJi OT 600 CM RO 0. B COOTBeTCTBHH C STUM

napa3HTHHX E -

ΆΟ 0 (φκΓ.2), ^TO πο3βοληθτ nojiynHT npH Öojiee hh3khx no cpaBHeHHM c ajieKcaHjipHTOM KpoMe Toro, npH BapHanKH cocTaBa KpHCTajöioB

CÄBHr ⁴T₂ -. HOJIOCH,- TaK HTO MaKCHMyM H3-

MoxeT BapLnpoBaTLca οτ 700 ßo 850 hm ($ηγ.2). .. 3το 3HaHHTeJiLHO pacjnHpneT oöJiacTL H3JiyHeHHH Cir⁺- jia3e poB Ha raJUffleBHx rpaHaTax Qo cpaBHeHZ» c aJieKcaimpHTOM, κοτορΗΗ He ÄonycKaeT szkskzx HSMeHeHHH oöjiacTH nepecT-pofiKH HSJiyneHHH BCJiescTBHe cTporo onpeflejieHHoro cocTa-Ba KpHCTaJiJia.

B raJumeBHx rpaHaTax hohh Cr-^⁺ 3aMemaBT hohh Ga^⁺ , η BCJieÄCTBHe τογο, hto ηοηηηθ paÄHycH₀ - Gr-⁵**" u Ga^⁺ * np-jKTHHeCKH OÄKHaKOBH (r_Cr3+ =0,615 A;r_&a3+= =0,62 A), κοθφφπΐϊΒβΗτ pacnpesejieHHH Cr^⁺ β rajumeBHX

rpanaTax öjih30k hjih 6ojH>me ,ejxAwm, β oTJiHHHe οτ a canjjpHTa (^r^i3+ =0,53 A), hto nosBomieT bboähtb β rajumeBHe rpanaTH β oojibidhx KOJiHHecTBax 6e3 oHTHHecKoro KanecTBa KpHCTajuioB, Tor^a KaK 3aMemeHHe Al Ha Cr^⁺ β ajieKcaimpHTe (BeAlO^ ) οηθηβ orpa-

ΗΗΗβΗΟ. .

ΑΠΗ ΤΟΓΟ, HTOOH Η3ΜβΗΗΤΒ ΟΠβΚΤρΟCKOΠΗΗβCKHe CBOH-CTB8 KpHCTaJIJIOB, OCOÖeHHO OOJiaCTL AJIHH BOjm H3JiyHeHHH

- 4 -jiasepoB, npHMeHjazr OHHapmie η τροίίΗΗβ cMecH

COrJiaCHO $OpNQTJie Η300ρβΤβΗΗΗ. ECJIH HeOOXOÄHMO C₁HBHHyTL JQGMHHe cueHTHyD KpHBy» β oojiacTB oojiee κοροτκπχ απηη βολή, το'B nojioxeHHji B η C κρπCTaJiJTHHeCKOH pemeTXH

HaTa MOXHO BBO₁HHTL HOHH Al^⁺ . ΠρΗ 3Τ0Μ Ηβ

BBO₁HHTL GBifflie 40$ Al , HOCKOJIiKy H3JiyHeHHe E -JIHHHH CTaHOBHTCH CpaBHHMHM C aJieKCaHßpHTOM H yrpaHHBaiOTCH

npeHMymecTBa rajuiHeBHx rpaHaTOB.

JIKMHHe CUeHUKH HOHOB Cr^⁺ JPlH. ΠΗΤΗ

poB aKTHBHoro MaTepHajia c oömefi

TRe 1 - 0,0002-0,9, hto β nepecneie Ha aTOMHHe npoiteH-TH JiesHT-β ÄHana3one 0,01-4,5^ aT, a ημθηηο: I) ΗΤτρΗΑ-rajuiHeBoro rpanaTa ({} [ Or

_{0 f}

2) ΗττρΗίί-cKaHÄHH-rajiJiHesaro ) [

(₃) _{1>40)59720)002}

3) rasoJiHHHH-rajiJiHeBoro rpaHaTa

(GGG H^Gd₃)[Gd₀ ^₄Ga₁ ^ ₉₅Cr₀ ^ ₀₁] Ga₃O₁₂)

4) raÄOjraHHH-cKaHÄHH-rajJumeBoro rpamTa

(GSGG HJH(Gd₃J [se_lf6Ga_Oj3875Cr_O)O125 ] Ga₃O₁₂)

5) jiaHTaH-JDOTenKH-raJuiHeBoro rpaHaTa

]_{)9) 3}

(b nepecHeTe Ha aTOMHHe npoueHTH KOHiieHTpaiiHH. paBHa 0,012; 0,014; 0,05; 0,0625 η 0,08 aT.# οοοτβθτ-οτΒβΗΗο) - npeÄCTaBJieHH na pir.2. Πο aöcijHcce OTJioxena ÄÄHHa BOJIHH B HM, ΠΟ OpjEHHaTe - HHTeHCvIBHOCTL JDQMHHeC-üeHHim B npOHSBOJILHHX β,ΙίΗΗΗΙ^Χ. H3JiyHeHHe E -JIHHHH npOHBJIHeTCH TOJILKO ΑΛΗ ΠβρΒΟΓΟ npHMepa, HO 3HaHHTeJILHO

cjiaöee, ηθμ β ajieKcaH^HTe. ΠρΗΒβΑβΗΗΗβ οπβκτρπ jeemh-H noKasHBäDT, hto oOJnacTL nepecTpoHKH Jiaaepa

ΠρΗΒβΑβΗΗΗΧ ΠρΗΜβρΟΒ COCTaBJIHeT OT 660 HM RO ΠΟ

Mepe 950hm. ...

Ha Φηγ.3 npHBei;eH οπβκτρ nponycKaHHH άλά ΗβτΒβρ·^- τογο npHMepa ( gsgg ). Οτηθτληβο bt/irbh ode nojiocH

norjiomeHHH 3ΦΟΒΗΗ ⁴Tg (640 hm) η ⁴T₁ (460 hm).

Ha φπΐ·.5 npHBeseHa 3aBHCHM0CTi» βηχοληοη moihhocth

Er B mBt OT norJIOmeHHOfi MOIHHOCTH .HaKaHKH E_H ΠρΗ B03-öyiÄeHiiz reHepaitHH ίφηπτοηοβημ jia3epoM Ha iyraHe bojihh ^p 647 hm η aproHOBHM Jia3epoM Ha ÄJHffle bojihh 488 hm

(COOTBeTCTBeHHO B HOJIOCH norJIOiqeHHH ypOBHefi J^ H Tj HOHOB Cr³⁺ ). ·.

ΠρΗ nponyCKaHHH 3epKajia T = I,]$ (Hcnojn>3OBajiafi κοΗΐίβΗτρίΐΗθοκίϊΗ pe 3OHaTOp c paccTOHHHÄMH Messy - 3epKajia-20 cm) nojiyqeH ÄH$&epeHiizaJiLHHii KUH ( Ί ) - 11% npn

κρηπτοηοβημ jiaeepoM n 6,5% npn HaKaHKe aproHOBHM Jia3epoM.

Ha KpHCTajiJie aJIeKCaH₁DpHTa corjiacHO προτοτΗπγ β yc-

JJOBHHX, aHaJIOrHHHHX JCJIOBHJiM ΑΠΗ raJIJffleBHX TpaHaTOB., reHepaiXHK) nojiynHTB He y^aJiocL, TaK KaK nopor B03Öyaai;eHHiT reHepamiH äjih Hero He öhji ÄOCTHrHyT.

Ha $ΗΓ.4 πρΗΒβΛβΗ οπβκτρ jiaeepHoro H3JiyHeHHH hohob

⁺ . C MaKCHM]^MOM ΠρΗ 777 HM. ΟΤΑβΛΒΗΗβ ΠΗΚΗ ΒΗ3Β8ΗΗ pa3JIHHHHMH pe 30HaTOpHHMH

ποίροκΗΧ nojioc norjiomeHHü hohob er (φΗΓ.3) B03Öya,neHHe reHepancaH KpncTaJuioB mokho ocymecTB-JLHTi C nOMOmBB IDHpOKOnOJIOCHOfi JiaMIIOBOt Η3Κ8ΗΚΗ, ΚΘΚ , TaK η HenpepHBHOH.

KpncTajuioB, omicaHHHX β πητη npHBe^eH-

HHX npHMepaX, OCyme CTBJLHJlOCB nOCpeflCTBOM BHTJITHBaHHiI H3 pacmiaBa (μθτοα UoxpaJiLCKoro). HcnojibsoBajiCii, Hanpn-Mep, cJieÄysnHH cnocoo nojiyneHHJi MOHOKpncTaJuioB. Hcxoji;-HHe MaTepnajiH (HanpHMep Mn gsgg -rpaHaTa) Gd₂O₃₁Sc₂O₃ Ga₂O₃ κ Gr₂O₃ TmaTejiLHO nepeMemzBaDT, npeccyBT β TaÖJieTKH H CHHTe3HpyiOT B HliaTHHOBOM THTJie B ΤβΗβΗΗβ 8 nacoB npH I200°C. SaTeM TaÖJieTKH pacmiaBJijDOT B BOM ΤΗΓϋβ B 3aKpHT0H ΚΘΜβρβ (8ΤΜΟθφβρα: 9^ OÖ.IL od„(^). KpHCTajiJiH BHTHTHBajm H3 pacmiaBa (οόιβΜ co cKopocTLD 7 mm/h, CKopocTL BpameHHfl 85 oo/mhh. Ποο-Jie OTpHBa "οτ pacmiaBa KpncTajui JiHHeHHO oxjiaimajiji ρ,ο KOMHaTHofi TeMnepaTypH β τβπβΗΗβ 14 η.

B KaneCTBe κοΗκρβτποΓΟ npHMepa nosyneHH

Ujo _

cocTaBa Gd-, Se₁ n_fiCr_{n noc}Ga₀ , J-^cocüesynniiMH φΗ3Η-ΗβΟΚΗΜΗ CBOHCTBaMH:

CHMMeτρΗΗ-KyOHHeCKaη; noCTOHHHaH pemeTKH - 12,56 A; noK33aTejii) npejioMjieHHH - 1,95; . THHHHHHe pa3Mepn - AJDiHa IO cm, ÄHaweTp 2,5 cm; TeMnepaTypa rmaBJieraiH - 1860⁰C.

ΠρΗΜβΗβΗΗβ KpHCTaJIJIOB HO Η300ρβΤβΗΗ» He OrpaHHHH-

BaeTCH HcnojiL3OBaHneM HX β KanecfBe nepecTpaHBaeMHX jia3epoB. JiaHHue KpncTaJUiH moseho HcnojiL3OBaTi> Tax: se κβκ Oe CKOHTaKTHHe jiaTHHKH TeMnepaTypH. BpeMH xh3HH B03Öyx-

ΑβΗΗΟΓΟ COCTOHHHH HOHOB Cr^⁺ 38BHCHT OT TeMnepaTypH. ΠρΗΒβΛβΗΗΗΧ ΠρΗΜβρΟΒ ΒρβΜΗ ΧΗ3ΗΗ ΠρΗ 4 K C0CT8B-HecKOJEbKO MceK, a. πρπ 300 K - HecKOJiBKO

. KpHCTaJDIH B030y^HaJOT ΚΟρΟΤΚΗΜΗ ΟΒβΤΟΒΗΜΗ C3MH H H3MepHK)T ΠαΛβΗΗβ BO Βρ.βΜΘΗΗ HHTeHCHBHOCTH JIIMH-ΗβΟϋ,βΗΠΗΗ (ΒρβΜΗ 33Ι3ΗΗ B03ÖyXÄeHH0r0 COCTOHHHH ^£ HOHOB Cr^⁺ ) HJm COOTHOmeHHe HHTeHCHBHÖCTH H3JiyHeHHH nmpoKot nojiocH η Ε --JIhhhh.

TeXHHKO-BKOHOMHHeCKaH θφφβΚΤΗΒΗΟΟΤΒ ΠΟ Η300ρβΤβ-HHD BH£Ha ΓφΗ ΟρβΒΗβΗΗΗ βΓΟ C ÖaSOBHM Ο.ό^βΚΤΟΜ, B Κ3-He CTBe κοτοροΓΟ BHöpaH KpncTajui aaeKcaH^pHTa.

1. . KpHCTaJIJIH ΠΟ Η3ΟΟρβΤβΗ1Ι10 HMeiOT 3HaHHTeJILHO

Öojiee HiHpoKyD odiiacTL nepecTpoSxH nacTOTH renepamoi

BO3MOXHOCTH Η3ΜβΗβΗΗΗ ΧΗΜΗΗβΟΚΟΓΟ COCTasa . (φΗΓ.2).

2. KpHCTaJIJIH ΠΟ Η3ΟόρβΤβΗΗΒ HBJIHBTCH όΟϋϊββ nOHTHTeJTbHHMH C TOHKH 3ρβΗΗΗ ΤβΧΗΟΛΟΓΗΗ HOJIyHeHHH

a) KyÖHHecKOH cTpyKTypH (aJieKcaH,apHT ΗΜββτ ορτο-poMÖHHecKy» CTpyKTypy);

Ö) OÖJierHeHHOCTH BBe^eHHH HOHOB; . Β) OTCyT.CTBHH TOKCHHHHX ΚΟΜΠΟΗβΗΤΟΒ (θΛβΚΟβΗίφΗΤ okchä öeprauniH, KOTopafi Hanne tch chjlehhm

3. KpHCTaJiJIH HMeBT oojiee βηοοκηθ reHepaüHOHHHe xapaKTepHCTHKH BCJieacTBHe:

a) 3HaHHTeJiLHO oojiee cjiaoon ηητθηοηβηοοτη napa3HT-

HOH E - JIHHHH HJIH ΘΘ HOJIHOrO OTCyTCTBHH (φΗΓ.2);

6) B03M0XH0CTH BBeAeHHH dOJiee BHCOKHX paoOHHX KOH-UeHTpaiiHH HOHOB Gp⁺

IlepeHHCJieHHHe npeHMymecTBa KpncTajuiOB no hsoo-

ρβΤβΗΗΚ) nO3BOJfflJIH ΒΠβρΒΗβ 003Λ3ΤΒ TBepflOTeJIBHUi Πβρβ-

CTpaimaeMHH Ji83ep Ha HOHax nepexojiHHX weTajuioB, paooTax>β HenpepHBHOM pesHMe-npH KOMHaTHoit TeMnepaT3rpe.

Claims (2)

1. 2 4 2 b 4 ν

   - 8 ΦΟΡΜΑ Η30ΒΡΕΤΕΗΗΗ

   Ακτηβηηη MaTepnaji jyui τβθραοτ&τεβηηχ nepecTpanBaejia3epoB, coÄepxamHS KpncTaJuniHecKyD MaTpimy c Cp⁺

   aKTHBHHM HOHOM, OTÄHHarapHCH ΤΘΜ, HTO, C IXejLblO ΠΟΒΗΙΠβ- EESi MJl, noHHxeHHH nopora reHepaiiHH η pacimpeHHH oöjiac-TH nepecTpoÖKH Jiaeepa, KpncTajLJizHecKafl MaTpnija BHÖpaHa co CTpyKTypofi rpaHaTa η ημθθτ $opMyjiy ^A3^2^3^I2' ^rÄe A - no KpafiHet Mepe ο,κηη h3 BJieMeHTOB, BHÖpaHHHX h3 rpymiH Y,- La, Ce, Gd, Lu, Sc.
   B - no KpaHHeü Mepe ooth h3 ajieMeHTOB, BHOpamiHx zs

   rpymiH Sc, Ga, In., Lu, Al, Gd, Y , C - ajieMeHT Ga Hjm cMecJb 3JieMeHT0B Ga H Al ,H coflepsHT Cr-^⁺ B KOJiHHecTBe 0,001-4,5 aT.^.

   HCTOHHHKH ΗΗφορΜαίΧΡΙΗ, ΠρΗΗϋΤΗβ BO ΒΗΗΜΘΗΗβ ΠρΗ

   3KcnepTH3e:.

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   ΠρΟΤΟΤΗΠ. .

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